پاسخ 5 سوال درباره ضریب توان و محافظت خوب از خازن ها و کیفیت توان

پاسخ 5 سوال

سلام خدمت دوستان و همراهان عزیز الکترومارکت

مقاله فوق به پاسخ 5 سوال پر تکرار شما دوستان در مورد خازن ، ضریب توان ، کیفیت توان ، روش های افزایش کیفیت توان میپردازد امید است مورد توجه شما دوستان عزیز قرار گیرد.

ضریب توان چیست؟

Answer 5 questions about power factor and good protection of the capacitors and power quality

در مقاله فوق که در ذیل معرفی میکنم به این موضوع به صورت کامل پرداخته شده است.

ولی در مقاله فوق قصد پاسخ به سوالات کلیدی شما رو داریم.

اصلاح ضریب توان چگونه کار می کند

1- اصل تقویت ضریب توان چیست؟

Power factor correction principle

بارهایی مثل بارهای موتورهای القایی، توان راکتیو قابل توجهی را از سیستم برق می گیرند و ممکن است یک ضریب توان کلی ضعیف را حاصل کنند.

جریان توان راکتیو، افت ولتاژ را از طریق سری مقاومت القایی مانند ترانسفورماتورها و رآکتورها  افزایش می دهد،

و از برخی از ظرفیت های حامل جریان از دستگاه سیستم برق استفاده می کند و اتلاف مقاومتی را در آن افزایش می دهد.

تاسیسات برای جبرات تلفات و محدودیت های موجود در ظرفیت دستگاه، و کمک به تنظیم ولتاژ، معمولا برای مشتریان صنعتی یا تجاری بزرگ، تعرفه جرایمی را بخاطر راه اندازی دستگاه های خود با ضریب توان بسیار پایین اعمال می کنند.

!. بنابراین مشتری برای بهبود ضریب توان در سیستم خود ترغیب می شود و ممکن است نصب و راه اندازی تجهیزات تقویت ضریب توان متغیر یا ثابت، برای افزایش یا تنظیم ضریب توان دستگاه تا یک سطح قابل قبول مقرون به صرفه باشد.

خازنهای موازی اغلب اوقات برای بهبود ضریب توان مورد استفاده قرار می گیرند.

اساس و مبنای این جبران

در شکل 1 نشان داده شده است، درجاییکه ∠ϕ1 نشان دهنده زاویه ضریب توان اصلاح نشده و ∠ϕ2 زاویه مربوط به ضریب توان مطلوب پس از تقویت آن می باشد.

ضریب توان در یک سیستم الکتریکی AC اصطلاحی است که به نسبت توان واقعی به توان ظاهری گفته می‌شود و مقداری بین ۰ تا ۱ دارد.

توان واقعی یک مصرف‌کننده برای تبدیل انرژی الکتریکی به دیگر شکل‌ های انرژی را نشان می‌دهد در حالی که توان ظاهری در اثر وجود اختلاف بین ولتاژ و جریان پدید می‌آید.

با توجه به نوع بارها و میزان توان راکتیو آنها توان ظاهری می‌تواند از توان واقعی نیز بیشتر باشد.

پایین بودن ضریب توان (بزرگ بودن توان ظاهری نسبت به توان واقعی) در یک سیستم موجب بالا رفتن جریان در سیستم و در نتیجه بالا رفتن تلفات در مدار می‌شود.

موارد زیر ممکن است از این نمودار برداری استنتاج شود.

ضریب توان اصلاح نشده=  کیلو وات / kWA1 = cos∠φ1

ضریب توان اصلاح شده= کیلو وات/   kWA2 = cos∠φ2

کاهش در Kva= kVA1 – kVA2

“اگر بار kW و ضریب های توان اصلاح نشده معلوم باشند، بنابراین رتبه بندی خازن در kvar برای رسیدن به یک افزایش مشخص ممکن است از رابطه زیر محاسبه شود:

خازن kVAr= ×kw  − tan cos∠ϕ2)1 (tan cos∠ϕ

یک صفحه گسترده اکسل می تواند به آسانی برای محاسبه جبران مورد نیاز برای رسیدن به یک ضریب توان مطلوب ایجاد شود.

کیفیت قدرت راه حل انتخاب با کمک صفحه گسترده اکسل

2- رگولاتور کنترل خازن چگونه عمل میکند؟

در جاییکه بار دستگاه یا ضریب توان دستگاه تغییر قابل ملاحظه ای دارد، کنترل افزایش ضریب توان ضروری است، بدلیل اینکه افزایش بیش از حد آن منجر به افزایش ولتاژ سیستم و اتلاف های غیر ضروری می شود.

در تعداد کمی از سیستم های صنعتی، خازن ها در صورت لزوم بطور دستی سوئیچ می شوند.

اما کنترلر های اتوماتیک شیوه های استانداردی برای آنها هستند.

یک کنترلر، افزایش ضریب توان خودکار را با مقایسه راه اندازی ضریب توان با میزان هدف ایجاد می کند.

براساس گروه بندی موجود، مقدار مناسبی از ظرفیت برای حفظ یک میانگین ضریب توان مطلوب به داخل یا خارج سوئیچ می شود.

اتلاف ولتاژ

کنترلر با قابلیت کنترل عامل رله “اتلاف ولتاژ” متناسب می شود تا  در صورت وقفه در ولتاژ تغذیه، از قطع همه خازن های انتخاب شده بطور همزمان اطمینان حاصل کند.

زمانیکه ولتاژ تغذیه به حالت اول برمی گردد، خازنها در زمان بکار افتادن دستگاه بتدریج متصل می شوند.

برای اطمینان از تغییر شکل گروه های خازن در تقریبا نرخ یکسانی، کنترلر معمولا گروه های هم اندازه ای را بطور تصادفی برای هم سطح شدن با زمان اتصال انتخاب می کند.

حفاظت از آور ولتاژ (ولتاژ سطح بالا) برای گردش بانکهای خازنی نیز در بعضی از کاربردها مطلوب است.

این ممکن است از آورولتاژ شدید سیستم جلوگیری کند، درصورتیکه کنترولر حفاظت ضریب توان (PFC) نمی تواند اقدام اصلاحی سریعی را انجام دهد.

طراحی نصب و راه اندازی PFC باید مشخص کند که بسیاری از بارهای صنعتی، ولتاژهای هارمونیکی را ایجاد می کنند که در نتیجۀ آن ممکن است خازنهای PFC در جریانهای هارمونیک قابل توجهی غوطه ور شوند.

یک مطالعه هارمونیک ممکن است برای تعیین رتبه بندی حرارتی خازن یا نیاز به فیلترهای سریالی ضروری باشد.

3- چگونه میتوان ضریب توان موتور را تقویت کرد؟

در هنگام مواجهه با افزایش ضریب توان در بارهای موتور، اصلاح گروهی همیشه مقرون به صرفه ترین روش نیست.

بعضی از مشتریان صنع به جای اعمال همه اصلاحات در شین اصلی ورودی، از خازن ها برای ایستگاه های انتخابی موتور استفاده می کنند.

گاهی اوقات، افزایش ضریب توان ممکن است حتی برای هر یک از موتورها اعمال شود که منجر به حاصل شدن ضریب توان بهینه تحت شرایط مجموع بار موتور می شود.

در بعضی از نمونه ها، موتور ممکن است راه اندازی بهتری داشته باشد که همچنین از بهبود در تنظیم ولتاژ بدلیل وجود خازن ناشی می شود.

خازن های موتور اغلب اوقات واحدهای شش ترمینال هستند و یک خازن ممکن است به آسانی و مستقیما در سراسر هر یک از سیم پیچهای فاز موتور متصل شود.

اندازه خازن مهم است ، بطوریکه ضریب توان پیشرو تحت هیچ یک از شرایط بار اتفاق نمی افتد.

اگر ظرفیت خازنی بیشتری در یک موتور اعمال شود،

ممکن است خود تحریکی موتور در زمانیکه خاموش می شود یا منبع آن خراب می شود،
امکانپذیر باشد و همچنین مقدار اضافی خازن نیز خود مصرف کننده برق شود و ما را از هدف اصلی مان که کاهش مصرف انرژی است دور کند.

این می تواند در صورت بازگشت ناگهانی منبع به حالت اول، منجر به تولید ولتاژ بالا یا ایجاد صدمات مکانیکی شود.

از آنجاییکه بیشتر تابلو های ستاره/مثلث یا استارترهای ترنسفورماتور خودکار بجای انواع “Korndorffer” در شکست گذرای منبع نقش دارند، اما معمولا توصیه می شود که رتبه بندی خازن نباید از 85% از توان راکتیو مغناطیسی موتور بیشتر باشد.

توصیه میشود در ادامه مقاله فوق مطالعه شود: بانک خازن چیست + بهترین روش محاسبه بانک خازنی ؟

4- چگونه از خازن ها محافظت کنیم؟

در زمانیکه محافظت از خازن ها مدنظر باشد، امکاناتی باید برای جریان هجومی گذرا که در حالت روشن بودن موتور اتفاق می افتند، ایجاد شوند، زیرا این می تواند به بیشترین مقدار برسد که حدود 20 برابر جریان عادی است.

کنترلر خازن معمولا برای استفاده در خازن ها بطور قابل توجهی حد مجاز را کاهش می دهد تا این امر را میسر سازد.

جریانهای هجومی ممکن است توسط یک مقاومت متوالی با هر خازن یا بانکهای خازنی محدود شوند.

تجهیزات حفاظتی برای جلوگیری از ترکیدگی خازن بدلیل نقص داخلی ، و همچنین برای حفاظت از کابلها و تجهیزات مربوطه در مقابل صدمات در خصوص خرابی خازن  مورد نیاز هستند.

اگر محافظت توسط فیوز برای خازن سه فازی در نظر گرفته می شود، فیوزهای HRC باید با رتبه بندی جریانی که کمتر از 1.5 برابر جریان مجاز خازن باشد، بکار گرفته شوند.

بانک های خازنی ولتاژ متوسط می توانند با طرحی که در شکل 2 در بالا نشان داده شده، محافظت شوند.

از آنجاییکه هارمونیک ها جریان خازنی را افزایش می دهند،

درصورتیکه هیچ تنظیمات داخلی برای حذف هارمونیک وجود نداشته باشد، رله بطور درستتری واکنش نشان حواهد داد.

توصیه میشود در ادامه مطالعه شود: هارمونیک های جریان های خط – کنترل فرکانس با قابلیت تنظیم

بانکهای خازنی دوستاره در ولتاژ متوسط بکار گرفته می شوند.

همانطور که در شکل 3 نشان داده شده،

یک ترنسفورماتور جریان در اتصال بین نقطه ستاره می تواند

برای راه اندازی رله حفاظتی برای تشخیص جریانهای نامتعادل مورد استفاده قرار گیرد

که در زمانیکه پایه های خازن دارای مدار کوتاه یا باز باشند، جریان پیدا خواهد کرد.

رله دارای تنظیمات جریان قابل تنظیمی خواهد بود

و ممکن است شامل یک جریان بایاس باشد که از ترنسفورماتور ولتاژ خارجی تغذیه می شود،

و می تواند برای جبران جریان نشت حالت مداوم در اتصال بین نقطه-ستاره تنظیم شود.

بعضی از بارهای صنعتی مانند کوره قوسی شامل بخش های القایی بزرگی هستند.

اغلب اوقات اصلاح با استفاده از خازنهای دارای ولتاژ بسیار بالا در پیکره بندیهای مختلف، اعمال می شود.

یکی دیگر از پیکربندیهای خازن ولتاژ بالا، آرایش “تقسیم فاز” است .

درجاییکه عواملی که هر یک از فازهای خازن را تشکیل می دهند، به دو مسیر موازی تقسیم می شوند.

5- اندازه‌گیری ضریب توان

ضریب توان در یک مدار تک فاز (یا یک مدار سه فاز متعادل) را می‌توان از روش وات‌متر- آمپرمتر- ولت‌متر اندازه گیری کرد.

توان به دست آمده به صورت وات (توان واقعی) را بر حاصل ضرب ولتاژ و جریان (توان ظاهری) تقسیم می‌کنیم.

نسبت به دست آمده در واقع میزان ضریب توان بار است.

در ادامه توصیه میشود مطالعه شود: بانک خازن چیست + بهترین روش محاسبه بانک خازنی ؟

البته ضریب توان در یک مدار سه فاز نامتعادل را نمی‌توان به این روش اندازه‌گیری کرد.

برای اندازه‌ گیری می‌توان از یک دستگاه اندازه‌ گیری مستقیم نیز استفاده کرد.

نوع آنالوگ این دستگاه از دو قاب گردان الکترو دینامیکی تشکیل شده است.

این دو قاب گردان به صورت موازی به مدار متصل شده‌اند.

اگر این دو قاب را A و B بنامیم در سر راه قاب A یک مقاومت و در سر راه قاب B یک القاگر قرار داده شده است.

به این ترتیب جریان در قاب B نسبت به قاب A با تأخیر همراه است.

در حالتی که ضریب توان ۱ باشد جریان در قاب A با جریان مدار هم زاویه است .

بنابراین گشتاور بیشینه در قاب A به وجود می‌آید .

میزان ضریب توان را حداکثر مشخص می‌کند بنابراین ۱ بودن ضریب توان مشخص خواهد شد.

در ضریب توان صفر، جریان جاری در قاب B با جریان مدار هم زاویه است.

بنابراین گشتاور بیشینه در این قاب به وجود خواهد آمد که نشان دهنده مینیمم بودن ضریب توان است.

در ضریب توان‌ های بین این دو مقدار دستگاه اندازه‌گیری با توجه به نسبت گشتاور در دو قاب میزان ضریب توان را مشخص می‌کند.

نوع دیگری از دستگاه‌های اندازه‌گیری مستقیم دستگاه‌های دیجیتال هستند.

این دستگاه‌ ها با اندازه‌گیری میزان اختلاف زمانی بین شکل موج جریان و ولتاژ یا اندازه‌گیری میزان توان ظاهری و توان واقعی میزان ضریب توان را تشخیص می‌دهند.

اندازه‌گیری اختلاف بین جریان و ولتاژ در صورتی قابل استفاده است که شکل موج جریان و ولتاژ سینوسی باشد.

در بارهایی مانند یکسو کننده‌ ها استفاده از این روش میزان درست ضریب توان را اندازه‌گیری نخواهد کرد.

جهت دانلود فایل مقاله فوق به لینک فوق مراجعه فرمایید//

دانلود فایل پاسخ 5 سوال درباره ضریب توان و محافظت خوب از خازن ها و کیفیت توان

“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم.

اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است با ما به اشتراک بگذارید خوشحال میشویم لطفا در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

ما در 24 ساعت از 7 روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم

02165292580

02165295301

09122659154